GPS接收機(jī)檢定原理及檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理分析

張?jiān)路?/p>

摘 要：GPS接收機(jī)是接收全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)并確定地面空間位置的儀器。在測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展過程中，GPS接收機(jī)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，而GPS接收機(jī)的檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理功能的優(yōu)化，是提高測(cè)繪質(zhì)量的關(guān)鍵所在。本文主要就GPS接收機(jī)檢定原理以及檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理展開探究，希冀此次的理論研究能為實(shí)際的測(cè)繪工作提供有益思路。

關(guān)鍵詞：GPS接收機(jī);檢定原理;數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.084

0 引言

近幾年，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）接收機(jī)作為測(cè)繪儀器，其應(yīng)用范圍、規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用和檢驗(yàn)的任務(wù)也越來越多，應(yīng)用水平逐步提高，而且快速、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)十分明顯。對(duì)GPS接收機(jī)進(jìn)行計(jì)量檢定，是測(cè)繪部門為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供可靠測(cè)繪保障不可缺少的一項(xiàng)重要工作，做好這一環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)工作有著其實(shí)質(zhì)性意義。

1 GPS接收機(jī)檢定方法原理和數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理

1.1 GPS接收機(jī)靜態(tài)檢定方法

GPS接收機(jī)的檢定方法是多樣化的，其中，靜態(tài)檢定的方法就是比較常用的，下面將簡(jiǎn)單介紹三種靜態(tài)檢定方法。

（1）內(nèi)部噪聲水平的檢定。此種檢驗(yàn)方法有零基線檢驗(yàn)法和超短基線檢驗(yàn)法兩種。通過零基線檢驗(yàn)的方式運(yùn)用，在檢驗(yàn)的過程中把同一個(gè)天線所接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)采用功分器分為相位以及功率相同兩路信號(hào)，然后輸入兩臺(tái)接收機(jī)，按照觀測(cè)數(shù)據(jù)通過相對(duì)定位的原理對(duì)基線向量進(jìn)行解算。在這一檢定的方法應(yīng)用下，能將大氣折射誤差以及衛(wèi)星的軌道偏差等問題有效的消除。另外，在沒有功分器的情況下，可以應(yīng)用超短基線檢驗(yàn)法進(jìn)行檢定。這種方法需要觀測(cè)兩個(gè)時(shí)段，通過比較兩時(shí)段基線結(jié)果的互差，從而分離天線相位中心偏移誤差對(duì)接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平的影響。

（2）天線相位中心穩(wěn)定性檢定。在超短基線場(chǎng)中心固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的天線，最好為標(biāo)準(zhǔn)件，其余天線為待檢天線，這樣，在超短基線場(chǎng)基線邊數(shù)足夠多的情況下，三或四個(gè)時(shí)段就完成所有待檢天線的檢定，不必再次對(duì)中心固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的天線進(jìn)行檢定。通過相對(duì)定位法進(jìn)行加以檢定，在進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中就要在超短基線網(wǎng)上實(shí)施，從而能有效消除衛(wèi)星軌道產(chǎn)生的誤差，在檢定的時(shí)候，其基本的原理是把GPS接收機(jī)天線，分別精確安置基線網(wǎng)端點(diǎn)，然后天線定向標(biāo)志指向整備，進(jìn)行觀測(cè)一段時(shí)間之后固定一個(gè)天線不動(dòng)，其他天線旋轉(zhuǎn)九十度、一百八十度等觀察一段時(shí)間，然后固定不動(dòng)的天線，通過相對(duì)定位的原理就能對(duì)各時(shí)段基線值求出。

（3）相對(duì)定位精度檢定。在對(duì)GPS接收機(jī)相對(duì)定位精度實(shí)施檢驗(yàn)的時(shí)候，需要對(duì)短、中、長(zhǎng)的基線分別進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)過程中根據(jù)不同的時(shí)間，通過數(shù)據(jù)處理軟件的科學(xué)應(yīng)用下對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)施有效的處理，時(shí)段互差要比接收機(jī)的標(biāo)稱值小。

一般來說，GPS接收機(jī)的檢定順序首先是要接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平檢驗(yàn)，此后在進(jìn)行天線相位中心一致性檢驗(yàn)?？傮w而言，不管我們應(yīng)用哪種檢定方法，都需要確保能夠?qū)⒔邮諜C(jī)內(nèi)部噪聲誤差和天線相位中心偏移誤差有效分離。

1.2 GPS接收機(jī)動(dòng)態(tài)檢定方法

GPS接收機(jī)的動(dòng)態(tài)檢定的方法應(yīng)用也是比較重要的，在動(dòng)態(tài)檢定應(yīng)用當(dāng)中，為保障檢定的質(zhì)量，要注重在檢定車頂搭建便利、穩(wěn)定的減震設(shè)備安裝平臺(tái)，包括有：檢定系統(tǒng)安裝平臺(tái)、兩臺(tái)數(shù)碼相機(jī)、時(shí)間同步控制器以及GPS接收機(jī)等，各層間的距離要確保精確的量取。為避免對(duì)GPS信號(hào)接收產(chǎn)生不利的影響，通常天線安裝在專用平臺(tái)頂部位置。

動(dòng)態(tài)檢定方法比較多樣，如通過CCD攝影定位的方法，這種主要的原理就是通過CCD數(shù)字相機(jī)和標(biāo)志牌傳輸?shù)接?jì)算機(jī)自動(dòng)量測(cè)影像平面坐標(biāo)，通過幾何換算就能獲得標(biāo)志牌對(duì)檢定車空間夾角，這樣就能獲得動(dòng)態(tài)檢定點(diǎn)三維的位置。動(dòng)態(tài)數(shù)字?jǐn)z影定位可以按照直接解算法進(jìn)行計(jì)算，也可以按照高程內(nèi)插的方法進(jìn)行計(jì)算。用高程內(nèi)插的方法能夠較好地解決存在的問題，滿足定位精度的要求，可以采用此方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)攝影定位計(jì)算。

1.3 檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理

對(duì)于GPS接收機(jī)檢定數(shù)據(jù)，要按照基本的原則進(jìn)行處理，通過對(duì)公認(rèn)的GPS數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用，從而提高精度，通過平差理論對(duì)全場(chǎng)區(qū)域網(wǎng)平差實(shí)施檢定，在進(jìn)行平差之前就要做好基線分量的控制篩選工作。數(shù)據(jù)處理的方案設(shè)計(jì)中要從多方面進(jìn)行考慮分析，并有相應(yīng)參考的框架作為支持，通過精密的星歷，對(duì)已知點(diǎn)實(shí)施有效的控制。

為保障檢定場(chǎng)精度以及穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)處理當(dāng)中可以引入高精度的GPS跟蹤站數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。通過從這些基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作得以完善，就能有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的高質(zhì)量的目標(biāo)。

2 GPS接收機(jī)檢定質(zhì)量評(píng)估的要點(diǎn)

GPS接收機(jī)檢定質(zhì)量的評(píng)估也是比較重要的，GPS整體性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)不多，如：接收機(jī)設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)試方法和要求測(cè)試結(jié)果。但是這一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中存在著一定局限性，在當(dāng)前的接收機(jī)型號(hào)以及測(cè)試結(jié)果的運(yùn)用方面就會(huì)受到一定限制。另外，因?yàn)楹芏鄼z定工作是在不同的時(shí)期且不同的條件下進(jìn)行的，定位結(jié)果所受的誤差影響的程度也不同。因此，GPS接收機(jī)檢定質(zhì)量評(píng)估不只是要對(duì)外觀的統(tǒng)一性加強(qiáng)重視，還要對(duì)GPS接收機(jī)的各部件的完整性加強(qiáng)重視。

在對(duì)信息數(shù)據(jù)處理功能的質(zhì)量評(píng)估中，GPS接收機(jī)最為核心的任務(wù)就是對(duì)衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)實(shí)施有效分析，在信息處理功能的發(fā)揮上主要是通過GPS接收機(jī)軟件系統(tǒng)的運(yùn)用，在通訊正常狀況下能實(shí)時(shí)擴(kuò)大信息接收范圍，這樣在信息處理方面才能將其功能鮮明的呈現(xiàn)出來。

3 結(jié)語

總而言之，GPS接收機(jī)檢定的方法在運(yùn)用過程中，要充分注重按照規(guī)范操作的程序執(zhí)行，定期進(jìn)行儀器檢定，儀器檢定合格后方可使用。GPS行業(yè)對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響將越來越廣泛，面對(duì)我國(guó)目前GPS接收機(jī)檢定現(xiàn)狀，我們必須未雨綢繆，加快我國(guó)檢測(cè)技術(shù)研究的步伐，解決檢測(cè)檢定技術(shù)方面的問題，提高檢定效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張必貴，彭斌，孫忠勝，彭江華.GPS接收機(jī)檢定系統(tǒng)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2017（10）：28-29.

[2]李小軍.GPS接收機(jī)檢定原理與方法[J].地理空間信息，2018（05）：50-52.

[3]楊博雄，傅輝清，凌模，劉海波，陳志，高路杰.GPS接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)檢定場(chǎng)測(cè)量不確定度的分析與評(píng)定[J].計(jì)量技術(shù)，2017（05）：64-66.

[4]廖超明，譚慶林，秦元麗，闕宗海.GPS接收機(jī)檢定原理及檢定數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理思路探討[J].測(cè)繪通報(bào)，2018（02）：11-13.